Argonaute （ Ago ）蛋白 是一類 在生物界中廣泛存在的保守蛋白家族 ， 真核生物 A go （ eAgo ） 由四個結(jié)構(gòu)域組成： N 端結(jié)構(gòu)域、 PAZ 結(jié)構(gòu)域、 MID 結(jié)構(gòu)域和 PIWI 結(jié)構(gòu)域，它們通過兩個連接區(qū)（ L1 和 L2 ）相連 ，并作為 RNA 誘導沉默復合物（ RISC ）的核心成分，在 RNA 干擾中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

原核生物 同樣 廣泛存在 Ago 蛋白（ prokaryotic Argonaute,pAgo）， 且其多樣性更為顯著 。根據(jù)結(jié)構(gòu)域組成， pAgo 可分 為長 pAgo 與短 pAgo ， 其中 短 pAgo 占比超過 60% 。 而 短 pAgo 僅 含有 MID 結(jié)構(gòu)域和一個催化失活的 PIWI 結(jié)構(gòu)域， 因此不具備切割靶核酸的能力 。 這類蛋白通常與編碼 TIR 、 Sir2 、 DUF3457 等特征結(jié)構(gòu)域的基因位于同一操縱子， 形成有功能的蛋白質(zhì)復合物 。 目前，短 的 pAgo 介導的抗噬菌體機制 研究有限 。 歐陽松應團隊 2024 年 關(guān)于原核生物的 SPARSA 系統(tǒng) 的研究 ， 發(fā)現(xiàn) pAg o 和相關(guān)效應蛋白形成一個帶正電通道，而 gRNA 和 tDNA 結(jié)合在該通道， 進而引發(fā)細胞內(nèi) NAD + 的快速耗竭 導致流產(chǎn)感染，起到抗噬菌體感染作用 （ ） 。

SPARDA （ Short Prokaryotic Argonaute and DNAse/RNase-Endonuclease ） 是 一種新型抗噬菌體系統(tǒng) ， 該系統(tǒng)將 APAZ 結(jié)構(gòu)域與一個 DREN 核酸酶結(jié)構(gòu)域融合 ， 在 識別外源 核酸 后， SPARDA 通過 DREN 核酸酶結(jié)構(gòu)域 對 多種核酸底物 產(chǎn)生廣泛的 “ 附帶 ” 切割活性 。 然而， 關(guān)于 SPARDA 的 組裝機制及其非特異性核酸酶活性的激活 機理 仍有待闡明 。

2026年1月6日 ，福建師范大學歐陽松應團隊與廈門大學夏寧邵院士團隊 合作，在 Nature Communications 上 在線 發(fā)表題為

Filament assembly induced by the recognition of target DNA activates the prokaryotic Argonaute SPARDA system

研究首先 解析了 SPARDA -gRNA 復合物 的冷凍 電鏡結(jié)構(gòu) （分辨率 2.77 ? ） ，發(fā)現(xiàn) gRNA 誘導了 SPARDA 的二聚化 ， 由 pAgo 和 DREN-APAZ 形成 二聚體 。 為了進一步闡明 tDNA 識別 gRNA 時 DREN 被激活的機制， 團隊進一步 解析了 SPARDA-gRNA-tDNA 三元 復合物的 冷凍電鏡 結(jié)構(gòu) （分辨率 2.64 ? ） ， 發(fā)現(xiàn) gRNA 和 tDNA 結(jié)合后，會誘導 SPARDA 形成纖維狀結(jié)構(gòu)（圖1）。 研究團隊進一步解析了 SPARDA 形成纖維狀結(jié)構(gòu) ， 發(fā)現(xiàn) 在纖維狀結(jié)構(gòu)中 DREN 結(jié)構(gòu)域 會形成一個四聚體 ， 并形成有利于底物結(jié)合的通道，從而促進核酸底物的積累和切割 。 他們意外的捕捉到了 DREN 結(jié)構(gòu)域結(jié)合過量的 gRNA-tDNA 的狀態(tài) ， 為理解 SPARDA 的底物切割機制提供了重要證據(jù) 。

圖 1 . SPARDA-gRNA-tDNA 復合物 冷凍電鏡結(jié)構(gòu)

通 過一系列冷凍 電鏡 結(jié)構(gòu)的 解析 ， 研究團隊揭示了 SPARDA 在靶 DNA 激活過程中經(jīng)歷 “ 單體 ?→? 二聚體 ?→ 單體 ?→? 絲狀結(jié)構(gòu) ” 的動態(tài)轉(zhuǎn)變（圖2）。 這些結(jié)果共同闡明了一種依賴纖維狀組裝的激活機制，為理解短pAgo介導的抗病毒免疫應答提供了重要的結(jié)構(gòu)基礎。

圖 2 . SPARDA 系統(tǒng)的激活模型

福建師范大學生命科學學院歐陽松應教授、王勖榮 博士 和 廈門大學 夏寧邵院士團隊 鄭清炳高級工程師、李少偉教授 為共同通訊作者。福建師范大學生命科學學院 在讀 博士生 張婉月、 甄向凱研究員、 廈門大學 博士生 江羽宸 、李煜 為共同第一作者。

全文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-68195-1

制版人： 十一

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